Papel de silício melhora baterias de lítio em 10 vezes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/02/2015

Os primeiros testes revelaram que o papel de silício pode aumentar a energia específica das baterias de lítio em até 10 vezes.
[Imagem: Zachary Favors et al. - 10.1038/srep08246]

Papel de silício

Parece um papel, mas, em vez de celulose e caulim, o novo material é composto por nanofibras de silício.

E sua estrutura e porosidade o tornam perfeito para ser usado como membrana no interior das baterias de lítio.

Os primeiros testes revelaram que o papel de silício pode aumentar a energia específica - a quantidade de energia liberada por unidade de peso da bateria - das baterias de lítio em até 10 vezes.

Os polos negativos das baterias de lítio (anodo) são fabricados usando uma folha de cobre recoberta por uma mistura de grafite - um material condutor -, mantida no lugar por um ligante de polímero.

Como o desempenho do grafite já está no limite, os engenheiros têm tentado usar outros materiais, como o lítio-silício, para fazer baterias melhores, uma vez que a capacidade específica do silício é 10 vezes superior à do grafite.

O desafio é montar o material de forma que ele possa ser incorporado nas baterias atuais sem perder suas características.

Esquema do processo de fabricação do papel de silício.
[Imagem: Zachary Favors et al. - 10.1038/srep08246]

Nanossilício

Zachary Favors e seus colegas da Universidade da Califórnia obtiveram sucesso usando uma técnica chamada tecelagem eletrostática (electrospinning).

Uma tensão de 20.000 volts é aplicada entre um aparato de coleta e um bico que emite uma solução composta de ortossilicato tetraetila (TEOS), um composto químico largamente usado pela indústria eletrônica. As nanofibras são então expostas a um vapor de magnésio para produzir o papel de silício, uma trama porosa formada pelas nanofibras.

Segundo os pesquisadores, o papel de nanossilício é "sintetizado via redução magnesiotérmica das nanofibras de SiO2 [óxido de silício] eletrotecidas por uma polimerização de ortossilicato tetraetila por catálise ácida".

O desafio agora é adaptar a técnica para que possa ser possível produzir o papel de silício em escala maior e de forma contínua.

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